双排SMW 工法桩在某一工程中的应用实践①

邢玉芳，胡士兵，彭孔曙

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州310014)

城市建设中出现了越来越多的基坑工程，基坑周边往往存在着各种地上、地下建筑物及重要管线，稍有不慎会引起严重后果.SMW 工法作为深基坑工程的一种围护结构，相比其他围护形式，其具有占地小，无噪音、振动小、无泥浆和无污染等优点［1－2］.双排SMW 工法桩能将前后排桩作为整体承担更大的水土压力.另外，除了具有技术上的优势，其成本也比其它相应的围护结构要低.

1 工程概况

浙江大学医学院附属儿童医院滨江扩建项目位于杭州市滨江区，西北侧为浙江省疾病预防控制中心，总建筑面积15.9 万平方米，设地下室一层，拟采钻孔桩基础，整个基坑呈镜像“L”型.

基坑开挖深度为6.00 ～7.60m，局部挖深为8.50m.地下水属空隙型潜水，埋深为地表下1.5m左右，主要受大气降水及区域性侧向径流补给，并随季节性变化.

基坑开挖影响范围内土层如下:

①－1填土:黄灰色，湿，松散，含植物根茎，粘质粉土性，层厚为0.5 ～3.00m，分场分布.

②－1粘质粉土:黄灰色，湿，稍密，含少量云母碎屑.层厚0.8 ～3.00m，全场分布.

②－2粘质粉土:黄灰，灰色，湿，稍密，含云母屑，干强度低，韧性低.层厚0.5 ～4.1m，全场分布.

②－3粘质粉土:灰色，湿，中密，含云母屑，摇振反应迅速，切面无光泽，干强度低，韧性低，局曾为砂质粉土.层厚0.90 ～5.00m，全场分布.

②－4砂质粉土:灰色，湿，稍密，含云母屑及贝壳屑，摇振反应迅速，切面无光泽，干强度低，韧性低.层厚0.50 ～4.80m，局部分布.

②－5砂质粉土:灰色，湿，中密，含云母屑，摇振反应迅速，切面无光泽，干强度低，韧性低.层厚2.10 ～8.20m，全场分布.

②－6砂质粉土:灰色，湿，稍密，含云母屑，摇振反应迅速，切面无光泽，干强度低，韧性低.层厚.09～3.80m，局部分布.

各层土体的基本物理力学参数见表1 所示.

表1 基坑开挖影响范围内土体主要物理力学参数

2 基坑周边环境

本工程呈镜像“L”型，东侧为拟建规划支路及相邻工程的二层临时工棚;南侧为平安路，西侧南段为本项目的二期工程，西侧北段为省疾病预防控制中心.总平面位置见图1 所示.

图1 本工程总平面图

北面东段为滨盛路，北面西段为省疾病预防控制中心的理化实验楼，滨盛路下埋有多种管线，有通信共同沟、煤气管、污水管、雨水管、给水管及国防通信等，滨盛路下管线距离本工程地下室外墙最近约30m，距离较远;北侧西段省疾控中心的理化实验楼前道路下埋有各种管线，最近的管线距离地下室外墙约4.0m，周边管线情况见表2 所示.

图2 双排桩计算模型图

图3 双排桩典型平面图

表2 理化实验楼前道路下管线资料表

3 工程特点

本工程的重点是北侧西段，北侧西段为省疾控中心的理化实验楼(桩基础，无地下室)，基坑边线距离理化实验楼较近，约13m，距用地红线近3.5m，理化实验楼前道路下埋有众多管线，是本工程基坑围护设计关注的重点.

该部位挖深为7.05m，开挖深度范围内为透水性好的粘质粉土、砂质粉土，综合对比了以下方案:

(1)土钉墙加降水:整体稳定没问题，但变形和沉降均较大，易引起管线是沉降及变形.此部位管线多为硬质材料，尤其是理化实验楼的废水管万一出问题的话，将引起土壤污染;另外土钉墙存在超用地红线的问题.因此土钉墙加降水风险较大，不适合采用.

(2)围护桩加角撑:为保护周边环境，考虑基本不降水，而设置止水帷幕.但采用悬臂支护形式变形较大，且不经济;又因其他侧均采用放坡型式，无法施加角撑，故围护桩+角撑的型式也不适用.

(3)双排桩:双排桩可采用灌注桩双排桩或SMW 工法桩双排桩.根据现场场地，后排围护桩轴心线距围墙约1.04m，灌注桩施工场地稍显不足;考虑到底板分块施工，工期不长;最终采用双排SMW 工法桩的支护形式，该种形式具有变形控制效果及截水性能好的特点，又造价经济，占地小，无噪音、振动小、无泥浆和无污染等优点.

4 计算原理及模型

本工程粘质粉土及砂质粉土均较密实，考虑到直径650mm 水泥土搅拌桩可能存在下钻困难和搅拌不均匀的问题，因此采用直径850mm 的三轴水泥土搅拌桩，内插700×300×13×24 型钢的支护形式.具体如下:双排SMW 工法桩轴心线相距2.05m，内插型钢布置形式采用插一跳一型，前后排SMW 工法桩用连杆连接，坑底以下型钢插入13m［3］.

双排SMW 工法桩计算时采用刚性门架式的计算模式，后排桩根据分担系数计算等效的开挖深度，详计算模型图2.前后排桩在桩材料的强度等级选取时，根据该地区三轴搅拌桩在粉土层中成桩质量的经验，取28d 三轴搅拌桩强度为4.0MPa［4］.围护结构的平剖面见图3 和图4 所示.

图4 双排桩典型剖面图

图5 基坑北侧凹处测斜孔深度～位移曲线图

5 基坑监测

5.1 监测方法

为确保基坑周边建筑物的安全，及时获取基坑开挖过程中支护结构和周围土体的变形信息，本基坑四周设置了测斜孔、水位孔及沉降监测点［5～6］.

北侧西段部位设置了2 个测斜孔，理化实验楼设4 个沉降测点;靠基坑一侧路面设3 个沉降测点、地下污水管线设5 个沉降测点.

5.2 监测资料分析

本工程按照分层分块的原则，北侧西段开挖时间为2011 年3 月17 日至2011 年6 月14 日，历时约89 天.

(1)深层土体位移监测

根据监测资料，北侧西段最大位移量为11.57mm，最大位移深度在地面以下7.0m 左右.该部位计算的最大位移为29.53mm，预警值为35mm，实际位移值远小于计算值及预警值，说明该侧基坑是安全可靠的.

对应基坑西北侧支护结构剖面图，其测斜孔(CX7)不同时间段的水平位移～深度曲线图见图5 所示.

(2)沉降监测

基坑周边沉降量随基坑开挖深度的增加逐渐增大，随着底板的浇筑和地下室的施工注浆减少并趋于稳定.理化实验楼设4 个沉降测点，最大沉降量为1.85mm;靠基坑一侧路面设3 个沉降测点，最大沉降量为4.27mm;地下污水管线设5 个沉降测点，最大沉降量为6.29mm，均在安全范围之内.

(3)水位监测

因本工程四周没用全封闭止水，因此该部位的水位受到了部位降水的影响，但总体该部位的水位比其它部位的水位要高1.0m，且该部位基坑外水位在各个阶段都比较平稳，没有出现突变现象.

6 结 语

本工程基坑局部周边环境较敏感，西北侧为理化实验楼、道路、及道路下管线，对位移和沉降量要求严格;施工可用场地又较小，设计充分考虑各种情况大胆提出采用双排SMW 工法桩.监测资料显示位移、沉降均较小，从而保证了构筑物、道路、管线的安全和正常运行.

双排SMW 工法桩不但具有成桩质量可靠、刚度高、施工方便、防水效果好、对周边环境影响小等优点，而且可缩短施工工期，降低造价，达到更好的支护效果.特别适于粘质粉土或砂质粉土中地下水位较高，周边有管线、构筑物等复杂环境的部位.

［1］ JGJ 120－2012 建筑基坑支护技术规程［S］.

［2］ 刘国彬，王卫东.深基坑工程设计施工手册［M］.中国建筑工业出版社，2009:438－457.

［3］ JGJ/T199－2010 型钢水泥土搅拌墙技术规程［S］.中国建筑工业出版社，2010 年4 月.

［4］ 申永江，锚索双排桩与刚架双排桩的对比研究［J］.岩土力学2011(6):1838－1842.

［5］ 冯又全，杨敏，熊巨华.水泥土复合式围护结构的位移内力计算与性状分析［J］.岩土工程技术，1999(3):3－6.

［6］ 杨敏，熊巨华.水泥土围护结构的稳定性与变形分析［A］.中国土木工程学会第八届土力学及岩土工程学术会议论文集［C］.1999 年.